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O detector de temperatura por resistência mede a temperatura a partir da variação da resistência elétrica do seu elemento sensor. A expressão descreve o componente de detecção, e não o instrumento completo, e é essa a distinção prática: o que é fornecido sob esse nome é o elemento com sua proteção imediata e seus fios de conexão, não um conjunto montado com rosca de processo, cabeça e bloco de terminais.
O detector de temperatura por resistência mede a temperatura a partir da variação da resistência elétrica do seu elemento sensor. A expressão descreve o componente de detecção, e não o instrumento completo, e é essa a distinção prática: o que é fornecido sob esse nome é o elemento com sua proteção imediata e seus fios de conexão, não um conjunto montado com rosca de processo, cabeça e bloco de terminais.
Isso faz dele a compra certa em duas situações. A primeira é quando o comprador já tem a própria carcaça: um corpo plástico moldado, uma placa de circuito impresso, um bloco metálico usinado, um corpo de sonda de projeto próprio. A segunda é quando o elemento sensor é comprado para ser incorporado a outro equipamento, ou substituído dentro de um dispositivo projetado em torno de uma peça com fios, e no qual um conjunto completo com conexão de processo teria forma e custo inadequados.
Duas famílias convivem sob o mesmo nome. Os elementos metálicos, entre os quais a platina é a escolha usual e Pt100 e Pt1000 as designações mais conhecidas, têm uma resistência que sobe com o aquecimento e segue uma curva publicada, percorrida por um elemento do mesmo modo que por outro. Os termistores semicondutores, em especial os de coeficiente negativo de temperatura, têm uma resistência que cai com o aquecimento e variam muito mais depressa em uma faixa estreita. Ambos são, no sentido literal, detectores de temperatura por resistência e ambos são fornecidos como componentes com fios, mas não são intercambiáveis em um circuito.
A distinção pesa também no aspecto comercial. Quem precisa de uma leitura que mantenha a consistência entre instrumentos e possa ser verificada depois está comprando um elemento de platina e pagando pela sua curva. Quem precisa de resolução fina em uma faixa estreita, em um termostato, em um pacote de baterias ou em um eletrodoméstico, está comprando um termistor e pagando uma fração do valor por isso. Vender um no lugar do outro é onde a engenharia sai errada.
A resistência varia com a temperatura porque muda o comportamento elétrico do material. No metal, a rede cristalina dispersa mais os portadores de carga à medida que vibra com mais intensidade, de modo que a resistência sobe com a temperatura de forma quase linear em uma faixa moderada e regida por um único coeficiente, em torno de 0,00385 por grau para a platina. No termistor semicondutor, o número de portadores de carga disponíveis muda com a temperatura e, no tipo de coeficiente negativo, esse efeito predomina e a resistência cai de forma acentuada: a variação por grau à temperatura ambiente é várias vezes a de um elemento de platina.
A inclinação é a troca envolvida. Uma curva íngreme resolve com facilidade um pequeno incremento de temperatura, e é por isso que o termistor atende bem a um termostato que precisa manter uma banda estreita sem um conversor caro. A mesma inclinação torna a curva fortemente não linear em faixa ampla, de modo que a leitura precisa ser linearizada em relação ao elemento real, e não a uma curva padrão publicada. O elemento de platina é mais suave e mais regular, e é isso que torna sua curva normalizada e suas leituras comparáveis entre instrumentos e ao longo dos anos.
A resistência dos fios é o erro que mais derruba especificações, e é por ele que a convenção de fiação existe. Em uma conexão de dois fios, a resistência dos condutores de cobre soma-se à resistência do elemento e aparece como um deslocamento de temperatura que o circuito de leitura não consegue distinguir da medição. A conexão de três fios cancela o efeito de fios iguais, e é por isso que ela é o acordo usual. A conexão de quatro fios retira a resistência dos fios da medição quase por completo. A escolha é uma decisão de medição, e é tomada junto com o elemento, não depois.
O autoaquecimento é o outro erro. Qualquer corrente de excitação dissipa potência no elemento, e a elevação de temperatura resultante depende da rapidez com que o calor escoa pelo corpo do próprio elemento e por aquilo a que ele está fixado. Um elemento pequeno em ar parado aquece mais do que o mesmo elemento em líquido em movimento, de modo que a corrente de excitação admissível depende da instalação, e não apenas do elemento. É também por isso que a constante de dissipação, quando publicada, é uma afirmação sobre uma condição declarada, e não uma propriedade geral.
Grande parte da especificação é definida por essas decisões, e não pela classe de exatidão. Cada uma restringe a seguinte, e por isso elas são resolvidas em ordem.
| Decisão | Opções a definir | O que isso decide de fato |
|---|---|---|
| Material do elemento | Platina, níquel, cobre ou um termistor semicondutor de coeficiente negativo ou positivo | O formato da curva resistência-temperatura, se ela é normalizada e, portanto, se a leitura pode ser reproduzida por outro instrumento ou verificada contra um padrão de referência. |
| Resistência nominal | 100 Ω, 1000 Ω e outros para a platina; alguns milhares de ohms na temperatura de referência para um termistor | A resistência que o circuito de leitura precisa resolver e a corrente de excitação que pode usar. Um elemento de 1000 Ω desenvolve quatro vezes o sinal de um de 100 Ω para a mesma corrente, o que importa quando a resistência dos fios é significativa. |
| Classe de tolerância | Uma classe ou grau que define o desvio permitido na temperatura de referência e ao longo da faixa | O quanto o elemento pode afastar-se da curva padrão. Dois elementos da mesma classe ficam muito próximos entre si; sem uma classe declarada, dois elementos só ficam próximos perto da temperatura de referência. |
| Número de condutores | Dois, três ou quatro fios e, quando o elemento é um termistor, praticamente sempre dois fios | Quanta resistência de fio permanece dentro da leitura. É a decisão que com mais frequência separa uma leitura que se sustenta em uma longa operação de uma que, silenciosamente, não se sustenta. |
| Construção do elemento | Fio enrolado sobre um suporte, filme fino sobre um substrato, ou uma conta moldada ou encapsulada em vidro | Tolerância a vibração, a rapidez com que o elemento responde, o tamanho em que ele pode ser feito e quanto da exatidão do conjunto sobrevive ao serviço. |
| Proteção e fios | Elemento nu, encapsulamento em vidro ou resina, um tubo metálico, além do isolamento e do comprimento dos fios | O que o elemento suporta em serviço e como ele é montado na carcaça do próprio comprador. A temperatura máxima do isolamento dos fios é um limite separado da faixa do elemento e costuma ser justamente o primeiro a ser atingido. |
| Fator | Como definir isso | Por que isso decide a resposta |
|---|---|---|
| Se a leitura precisa concordar entre instrumentos | Verifique se dois pontos serão comparados, se uma leitura será repetida mais tarde ou se o valor será auditado. | É essa a pergunta que separa as duas famílias. A curva normalizada é o que torna a concordância possível, e o termistor não tem uma em tolerância útil. |
| A faixa a ser coberta | Tome a faixa de trabalho e os desvios, depois compare com a linearidade da curva disponível. | O elemento de platina cobre uma faixa ampla com curva suave. O termistor resolve com finura em uma janela estreita e depois deixa de ser prático, porque a variação de resistência por grau desaba nos extremos de sua faixa. |
| A resolução realmente necessária | Declare a menor variação de temperatura que a aplicação precisa mostrar, não a menor que o instrumento consegue exibir. | A resolução é comprada com sinal e com qualidade de conversor. Quando o requisito é grosseiro, um elemento de platina e um conversor modesto bastam; quando é fino em uma banda estreita, o termistor é o caminho de custo menor para o mesmo resultado. |
| Distância até o circuito de leitura | Meça o percurso e defina a contagem de condutores antes que o elemento seja pedido. | Em um circuito de dois fios a resistência dos condutores é somada à medição e só pode ser cancelada com mais condutores. A decisão da fiação é tomada uma única vez, no elemento, e não se recupera depois em software. |
| Excitação disponível | Estabeleça quanta corrente o circuito de leitura pode fornecer e quanta potência isso dissipa no elemento. | Corrente de menos e o sinal se perde no ruído; corrente demais e o elemento se aquece sozinho até gerar erro de leitura. O elemento de baixa resistência é o mais tolerante dos dois, e essa é uma razão pela qual os elementos de platina de 1000 Ω são comuns. |
| Como o elemento é montado | Decida se ele será fixado em resina, prensado, inserido em um alojamento usinado ou mantido contra uma superfície. | O caminho térmico do elemento até aquilo que está sendo medido faz parte da medição. Um elemento com tolerância excelente e mau caminho térmico fornece uma leitura dos próprios arredores. |
| Certificação e rastreabilidade | Declare se um certificado é necessário e o que ele precisa atestar. | Em um elemento com fios isso é, na maioria dos casos, uma compra à parte, e precisa ser combinada junto com o elemento, e não adicionada depois, porque se prende à peça específica fornecida. |
Estes são os tipos em que uma consulta sobre um detector de temperatura por resistência normalmente se resolve, e o ponto em que a escolha realmente se decide.
| Alternativa mais próxima | Diferença em relação a um elemento detector de resistência |
|---|---|
| Sensores de temperatura RTD | O mesmo princípio de medição fornecido como conjunto completo: elemento em uma bainha, com conexão de processo e cabeça de terminais. Quando o requisito é uma sonda montada e conectável, e não um componente, o conjunto é a especificação mais completa e esta é a página errada. |
| Termopares | Gera uma tensão em vez de variar uma resistência, por isso não precisa de excitação, responde rápido e suporta temperaturas mais altas. O que perde é a consistência entre instrumentos que uma curva de resistência normalizada proporciona. |
| Transmissores de temperatura | Lê o elemento e o converte em uma saída de malha, sem fazer medição própria. Quando o elemento é fornecido como componente, o transmissor costuma ser montado longe dele, e não em uma cabeça. |
| Controladores de temperatura | Lê o elemento e aciona um aquecedor ou um resfriador em direção ao valor de ajuste. É onde um elemento com fios mais frequentemente termina, e é a peça que precisa ser configurada para a curva e a contagem de condutores do elemento. |
| Termômetros digitais | Portátil e completo, com display e bateria próprios, destinado a verificações pontuais. Contém um elemento de algum tipo e não o substitui, porque não pode ser incorporado a outro dispositivo nem deixado dentro de um processo. |
As duas famílias compartilham o nome e quase mais nada. Decida primeiro se a leitura precisa ser reproduzível entre instrumentos, depois escolha o elemento e, em seguida, a contagem de condutores.
A primeira resposta pode ser um orçamento, e não um conjunto de perguntas, se a consulta trouxer esses dados. Quando um valor não for conhecido, envie a descrição da função e confirmaremos o que ela implica.
Produtos disponíveis
Detectores de temperatura por resistência
Sonda NTC de aço inoxidável com elemento de 10 kΩ a 25 °C e constante B de 3950 K, fios e terminais tipo plugue para placas de controle e de aquisição.
Também em Medição de temperatura
Todos os tipos que orçamos em Medição de temperatura. Um tipo sem link ainda é orçado - ele é descrito na Medição de temperatura visão geral, e ganha uma página própria assim que um modelo é publicado para ela.
Perguntas frequentes
No sentido literal, sim: é um detector cuja resistência indica a temperatura, e a expressão o abrange. No uso corrente, a sigla passou a designar o elemento metálico de curva normalizada e crescente, e é esse o sentido que a maioria tem em mente, por isso vale declarar qual família se quer em vez de confiar no termo. Os dois se comportam de modo diferente, são especificados por números diferentes e não podem ser substituídos entre si sem mudar o circuito de leitura.
Porque os condutores precisam ser ligados ao elemento e sair juntos. Um elemento de três fios tem três condutores por construção, e um circuito de dois fios não recupera o cancelamento da resistência dos fios que um elemento de três fios faz. Quando o percurso é longo ou a resistência do elemento é baixa, um elemento de dois fios lê um deslocamento que nenhum ajuste no instrumento consegue separar da medição.
O quanto o elemento é autorizado a afastar-se da curva padrão na temperatura de referência e, normalmente, como esse desvio permitido cresce ao longo da faixa. Ela não abrange a resistência dos fios, o autoaquecimento nem o caminho térmico até o meio. São esses os termos que costumam tornar a leitura instalada pior do que a classe sugere, e é por isso que a classe é um ponto de partida, e não uma afirmação sobre a instalação.
O mínimo com que o circuito de leitura ainda consiga resolver sem ruído, porque qualquer corrente dissipa potência no elemento e o aquece. A elevação de temperatura que resulta depende da rapidez com que o calor escoa, de modo que o mesmo elemento tolera mais corrente em um líquido em movimento do que em ar parado. Quando uma constante de dissipação é publicada, ela descreve uma condição declarada, e o valor seguro para uma instalação precisa ser calculado a partir de como o elemento é montado.
Sim, e é para isso que serve um elemento com fios. O que o comprador passa a deter é o caminho térmico: como o elemento é prensado ou fixado em resina, com que firmeza ele toca a superfície que mede e quanto dele fica exposto. Isso decide a leitura mais do que a tolerância do próprio elemento, e é por isso que um bom elemento montado de forma errada mede de forma errada.
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